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不只分辨率,红外热像仪还存在较大灵敏度

2022-7-22 17:21| 发布者: 光执事| 查看: 255| 评论: 0

摘要: 热像仪采集物体发出的红外光能量,将采集到的数据通过数字或模拟信号输出,最终生成图像。最近非制冷型热传感器的改进使灵敏度达到20 mK以上,这是对传统系统的巨大改进,使其成为许多新应用的可行选择。但重要的是 ...



热像仪采集物体发出的红外光能量,将采集到的数据通过数字或模拟信号输出,最终生成图像。图像细节由温度差异决定。可以探测可见光的相机不能够用于探测红外热辐射,反之亦然。

 

红外热像仪由一系列独立的探测单元阵列组成。由于红外波波长比可见光波长更长,对应地,每一个红外探测单元一定比可见光探测单元更大。因此,同样传感器尺寸的热像仪,相较于可见光相机,其分辨率更低。

 

热像仪最初是为监控和军事行动而开发的,而今则广泛用于各类工业应用,如:建筑检查、消防、自动驾驶汽车、自动紧急制动系统、工业检测、科学研究等。从手持式无人机到无人驾驶无人机,再到送入太空的科学仪器,这些相机具有相当丰富的外形尺寸。

 

工程师们开发带有热像仪的产品或系统时,需要清楚地了解其关键设计规格,包括:场景动态范围,视场,分辨率,灵敏度,和光谱范围。不同的热像仪擅长不同的任务,因此工程师需要了解不同类型的热像仪模块之间的权衡策略及其对产品性能的影响。

 

热灵敏度,也称为仪器的噪声等效温差,是其中一个重要规格,它定义了摄像机可以检测到的最小温差。较好的热灵敏度常常以牺牲分辨率为代价

 

一台热像仪的噪声等效温差将对图像的清晰度和锐度产生直接影响。其数值越低,代表探测器约灵敏。集成人员和开发人员所寻找的供应商,应能够提供在30摄氏度的行业标准条件下测量的噪声等效温差

 

在热对比度低的场景中以及在雾、多云和下雨等具有挑战性的环境条件下工作时,提高灵敏度尤为重要。成本低到让人满意的热像仪,往往意味着在低对比度场景中更差的图像质量,更小的探测范围以及有限的态势感知。

 

与非制冷探测器相比,具有冷却至低温的成像传感器的红外摄像机具有明显的优势,因为它们能够将噪声降低到低于成像场景的水平。

 

然而,更高的灵敏度带来成本的增加。冷却式红外热像仪通常尺寸更大、更重、耗能更多。它们的购买成本要高得多,并且会受到机械磨损的影响,从而导致故障和更短的产品寿命。这是因为低温冷却器的运动部件具有极其严格的机械公差,会随着时间的推移而退化,且其使用的氦气还可以通过密封件缓慢泄漏。

 

然而,最近非制冷型热传感器的改进使灵敏度达到20 mK以上,这是对传统系统的巨大改进,使其成为许多新应用的可行选择。但重要的是要注意,非制冷红外摄像机不能简单地取代制冷摄像机。产品开发人员和系统集成商需要考虑有关成像速度、空间分辨率、光谱滤波等的其他要求。

 

关于热灵敏度的更多信息,或想要同专家沟通,请参考:www.flir.com/bosonplus.

 

                           Oscar Angel (Teledyne FLIR,非制冷热像仪模块,产品经理)

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